RU2753856C1 - Method for detecting antibodies in biomaterial using glass microstructure waveguides - Google Patents
Method for detecting antibodies in biomaterial using glass microstructure waveguides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753856C1 RU2753856C1 RU2021104488A RU2021104488A RU2753856C1 RU 2753856 C1 RU2753856 C1 RU 2753856C1 RU 2021104488 A RU2021104488 A RU 2021104488A RU 2021104488 A RU2021104488 A RU 2021104488A RU 2753856 C1 RU2753856 C1 RU 2753856C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antibodies
- antigen
- sample
- waveguides
- biomaterial
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технологии определения специфических антител с использованием стеклянных микроструктурных волноводов с полой сердцевиной (СМВ ПС) в качестве оптических иммуносенсоров, и касается способа детектирования в исследуемом образце присутствия анализируемых антител в режиме реального времени. Изобретение может быть использовано в разработке экспрессных способов учета иммунных комплексов и создании чувствительных, селективных и стабильных бесферментных сенсоров для прямой детекции антител и антигенов, а также множества биомолекул и их коньюгатов.The invention relates to biotechnology, namely to a technology for the determination of specific antibodies using glass microstructured waveguides with a hollow core (SMW PS) as optical immunosensors, and relates to a method for detecting the presence of analyzed antibodies in a test sample in real time. The invention can be used in the development of rapid methods for accounting for immune complexes and the creation of sensitive, selective and stable enzymeless sensors for direct detection of antibodies and antigens, as well as a variety of biomolecules and their conjugates.
В настоящее время наблюдается высокая степень востребованности в медицине и ветеринарии систем экспрессного определения системы антиген-антитело, а также необходимость совершенствования существующих методов серодиагностики [Nakano S., Tsukimura Т., Togawa Т., Ohashi Т., Kobayashi М., Takayama К.., Kobayashi Y., Abiko H., Satou M., Nakahata Т. Rapid immunochromatographic detection of serum anti-α-galactosidase A antibodies in fabry patients after enzyme replacement therapy. 2015 PloSOne. V. 10, №6. P. e0128351]. Для выявления в биоматериале как антигенов инфекционного агента, так и специфических антител к ним широко используют иммунохимические тест-системы. Наиболее распространенными методиками традиционно остаются иммуноферментный анализ, иммунофлуоресцентный анализ, иммуноагглютинация. Параллельно развивается технология анализа сложных биологических систем с помощью биологических микрочипов (биочипов). Востребованным аналитическим инструментом являются биологические микрочипы, содержащие упорядоченно размещенные биомолекулярные зонды, прикрепленные к поверхности носителя, такого как стекло, пластик, металл, и др. В работе [Уткин Д.В., Киреев М.Н., Гусева Н.П., Каплун Г.А., Куклев В.Е., Осина Н.А. Разработка биологического микрочипа для выявления антител к антигенам возбудителя чумы. 2019. Инфекция и иммунитет. Т. 9(2), 393-398] описан состав белкового иммуночипа, который содержит нескольких антигенных маркеров, что позволяет выявить больший процент сероконверсии, чем при использовании иммуноферментного анализа.Currently, there is a high degree of demand in medicine and veterinary medicine systems for the rapid determination of the antigen-antibody system, as well as the need to improve existing methods of serodiagnostics [Nakano S., Tsukimura T., Togawa T., Ohashi T., Kobayashi M., Takayama K. ., Kobayashi Y., Abiko H., Satou M., Nakahata T. Rapid immunochromatographic detection of serum anti-α-galactosidase A antibodies in fabry patients after enzyme replacement therapy. 2015 PloSOne. V. 10, no. 6. P. e0128351]. Immunochemical test systems are widely used to detect both infectious agent antigens and specific antibodies in biomaterials. The most common methods are traditionally enzyme-linked immunosorbent assay, immunofluorescence analysis, and immunoagglutination. In parallel, the technology for analyzing complex biological systems using biological microchips (biochips) is being developed. A popular analytical tool is biological microchips containing ordered biomolecular probes attached to the surface of a carrier such as glass, plastic, metal, etc. In the work [Utkin DV, Kireev MN, Guseva NP, Kaplun G.A., Kuklev V.E., Osina N.A. Development of a biological microchip to detect antibodies to antigens of the plague pathogen. 2019. Infection and Immunity. T. 9 (2), 393-398] describes the composition of the protein immunochip, which contains several antigenic markers, which allows you to identify a greater percentage of seroconversion than when using enzyme immunoassay.
В патенте RU 2528099 предложен биологический микрочип для выявления и многопараметрического анализа противохолерных антител в сыворотке крови человека, содержащий массив дискретно нанесенных и иммобилизованных на поверхности подложки О-антигенов V. cholerae и холерного токсина, сгруппированных в отдельные зоны. Изобретение обеспечивает проведение параллельного иммунологического анализа нескольких образцов сыворотки крови человека на наличие противохолерных антител к широкому спектру антигенов возбудителя холеры с определением иммуноглобулинов класса G и М за короткое время. К недостаткам метода можно отнести необходимость использования иммунофлуоресцентной метки и видоспецифичных вторичных антител и многоэтапность выполнения анализа.Patent RU 2528099 proposes a biological microchip for detecting and multivariate analysis of anti-cholera antibodies in human blood serum, containing an array of V. cholerae O-antigens and cholera toxin discretely applied and immobilized on the substrate surface, grouped into separate zones. The invention provides for a parallel immunological analysis of several samples of human blood serum for the presence of anti-cholera antibodies to a wide range of antigens of the causative agent of cholera with the determination of class G and M immunoglobulins in a short time. The disadvantages of the method include the need to use an immunofluorescent label and species-specific secondary antibodies and the multistage analysis.
В большинстве экспериментальных работ, посвященных исследованию связывания антигена с антителом, традиционно определяется равновесная характеристика – константа равновесия комплекса антиген-антитело. Гораздо реже используется кинетический подход, хотя он и более информативен. Это связано с методическими трудностями в получении и анализе кинетических кривых. В последние годы с разработкой новых методов исследования появляется все больше работ, посвященных изучению кинетики образования комплексов антиген-антитело. Наиболее распространенным методом исследования кинетики связывания антигена с антителом на поверхности одиночных клеток является проточная цитометрия [Schulz A.R., Baumgart S., Schulze J., Urbicht M., Grützkau A., Mei H.E. Stabilizing Antibody Cocktails for Mass Cytometry 2019 Cytometry A. №95(8), 910-916]. К недостаткам метода можно отнести сложность технического оборудования и необходимость специальной подготовки пробы: ее метят специальными флуоресцирующими красителями (флуорохромами).In most experimental works devoted to the study of antigen-antibody binding, the equilibrium characteristic is traditionally determined - the equilibrium constant of the antigen-antibody complex. The kinetic approach is used much less frequently, although it is more informative. This is due to methodological difficulties in obtaining and analyzing kinetic curves. In recent years, with the development of new research methods, more and more works devoted to the study of the kinetics of the formation of antigen-antibody complexes have appeared. The most common method for studying the kinetics of antigen binding to an antibody on the surface of single cells is flow cytometry [Schulz A.R., Baumgart S., Schulze J., Urbicht M., Grützkau A., Mei H.E. Stabilizing Antibody Cocktails for Mass Cytometry 2019 Cytometry A. No. 95 (8), 910-916]. The disadvantages of the method include the complexity of the technical equipment and the need for special preparation of the sample: it is labeled with special fluorescent dyes (fluorochromes).
Совершенствование инструментальных средств серодиагностики в значительной степени опирается на развитие концепции биосенсоров – портативных устройств, привлекающих своей мобильностью, доступностью, дешевизной и предназначенных для скрининга биологически важных компонентов, в т.ч. антител. Подавляющее число работ, направленных на создание биосенсоров, посвящено электрохимическим методам регистрации сигнала [Higson S. Biosensors for medical applications. 2012 Woodhead Publishing Limited. 337 p.]. Они обладают рядом преимуществ, таких как низкие затраты на изготовление, простота конструкции, надежность измерения, достигаемые низкие пределы обнаружения и небольшие операционные объемы. Последнее особенно важно при анализе биологических проб [Tian K., Prestgard М., Tiwar A. A review of recent advances in nonenzymatic glucose sensors. 2014. Materials Science and Engineering V. 41. P. 100-118]. Недостатки электрохимических биосенсоров связаны с температурной и временной нестабильностью применяемых биохимических рецепторов, их высокой стоимостью, а также с необходимостью введения в анализируемый раствор дополнительных реагентов и сигналообразующих веществ.The improvement of serodiagnostic tools is largely based on the development of the concept of biosensors - portable devices that attract with their mobility, availability, low cost and are intended for screening biologically important components, incl. antibodies. The overwhelming number of works aimed at creating biosensors is devoted to electrochemical methods of signal registration [Higson S. Biosensors for medical applications. 2012 Woodhead Publishing Limited. 337 p.]. They offer a number of advantages such as low manufacturing costs, simple design, reliable measurement, achievable low detection limits and small operating volumes. The latter is especially important when analyzing biological samples [Tian K., Prestgard M., Tiwar A. A review of recent advances in nonenzymatic glucose sensors. 2014. Materials Science and Engineering V. 41. P. 100-118]. The disadvantages of electrochemical biosensors are associated with the temperature and time instability of the biochemical receptors used, their high cost, and the need to introduce additional reagents and signal-forming substances into the analyzed solution.
Оптические методы регистрации, как и электрохимические, в основном детектируют иммунные комплексы с использованием вторичных антител, меченных наночастицами коллоидного золота [Спицын А.Н., Уткин Д.В., Киреев М.Н., Шарапова Н.А., Ерохин П.С., Германчук В.Г., Кочубей В.И. Оптическая регистрация образования иммунных комплексов с использованием наночастиц коллоидного золота. 2018. Оптика и спектроскопия. Т. 125. №5. С. 716-720]. Описаны биологический сенсор, а также способ создания биологического сенсора на основе использования поверхностного плазмонного резонанса (патент RU 2527699), относящегося к оптическому явлению. Метод позволяет проводить анализ взаимодействий в режиме реального времени посредством регистрации свойств и изменений свойств исследуемого вещества на матрице. Данный метод обладает возможностью безметочного биодетектирования, то есть без использования радиоактивных или флуоресцентных меток. Недостатками метода плазмонного резонанса являются сложность создания многослойной структуры для избирательного химического взаимодействия только с определенными биологическими молекулами анализируемого вещества, оптические помехи и необходимость применения фотоприемников.Optical registration methods, like electrochemical ones, mainly detect immune complexes using secondary antibodies labeled with colloidal gold nanoparticles [Spitsyn A.N., Utkin D.V., Kireev M.N., Sharapova N.A., Erokhin P. S., Germanchuk V.G., Kochubei V.I. Optical registration of the formation of immune complexes using colloidal gold nanoparticles. 2018. Optics and Spectroscopy. T. 125. No. 5. S. 716-720]. A biological sensor is described, as well as a method for creating a biological sensor based on the use of surface plasmon resonance (patent RU 2527699) related to an optical phenomenon. The method allows the analysis of interactions in real time by registering the properties and changes in the properties of the test substance on the matrix. This method has the possibility of label-free biodetection, that is, without the use of radioactive or fluorescent labels. The disadvantages of the plasmon resonance method are the complexity of creating a multilayer structure for selective chemical interaction only with certain biological molecules of the analyte, optical interference, and the need to use photodetectors.
Наиболее перспективным, на наш взгляд, является создание чувствительных, селективных и бесферментных оптических сенсоров для прямой детекции антител и антигенов. Одним из таких примеров является способ (патент RU 2315313), по которому определение аутоантител осуществляют по изменению частоты колебаний пьезокварцевого резонатора на основе объемно-акустических волн. Недостатком данного метода является трудоемкость, многоэтапность и длительность проведения анализа.The most promising, in our opinion, is the creation of sensitive, selective and enzymeless optical sensors for direct detection of antibodies and antigens. One such example is a method (patent RU 2315313), according to which the determination of autoantibodies is carried out by changing the vibration frequency of a piezoelectric quartz resonator based on volume acoustic waves. The disadvantage of this method is the complexity, multistage and duration of the analysis.
В патенте WO 2013090177 раскрыты способы оптической фильтрации с использованием SPPC-резонатора с каплевыми резонаторами.WO 2013090177 discloses optical filtering methods using an SPPC resonator with drop resonators.
Известен способ безметочного множественного зондирования аналитов, биосенсинга и диагностического анализа (патент US 20130005604).The known method of labelless multiple probing of analytes, biosensing and diagnostic analysis (US patent 20130005604).
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации, не выявил сведения о способах детекции иммунных комплексов, в частности антител, с помощью биосенсоров на основе стеклянных микроструктурных волноводов с полой сердцевиной (СМВ ПС).An analysis of the prior art carried out by the applicant, including a search for patents and scientific and technical sources of information, did not reveal information about methods for detecting immune complexes, in particular antibodies, using biosensors based on glass microstructured waveguides with a hollow core (SMW PS).
Задача изобретения заключается в разработке способа, позволяющего в короткие сроки с высокой точностью определять наличие антител в биологическом материале с использованием мультифункциональной сенсорной платформы на основе микроструктурных волноводов, объединяющих функции микро- и нано- реактора и преобразователя оптического сигнала, в режиме реального времени на стандартном оборудовании для измерения спектров пропускания СМВ ПС без дополнительных затрат на дополнительное оборудование и трудовые ресурсы.The objective of the invention is to develop a method that allows in a short time with high accuracy to determine the presence of antibodies in biological material using a multifunctional sensor platform based on microstructural waveguides, combining the functions of a micro- and nano-reactor and an optical signal converter, in real time on standard equipment to measure the transmission spectra of the SSWS without additional costs for additional equipment and labor resources.
Технический результат заключается в реализации указанного назначения.The technical result consists in the implementation of the specified purpose.
Технический результат достигается способом детекции антител в биоматериале с использованием стеклянных микроструктурных волноводов, который предусматривает получение оптического иммуносенсора путем введения реакционной смеси со специфическим антигеном и анализируемого образца в структурную оболочку стеклянного микроструктурного волновода (СМВ ПС) с последующим определением наличия антител по разнице положения локальных максимумов спектра пропускания образца в режиме реального времени сразу и по истечении 1 минуты после заполнения смесью специфического антигена и анализируемого раствора, содержащего искомые антитела к данному антигену. Смещение положения максимумов линейно зависит от количества образовавшихся комплексов антиген-антитело. Для регистрации спектров сравнения используют излучение от источника белого света, которое по оптоволоконному кабелю подается на микрообъектив, закрепленный на юстировочной трехкоординатной подвижке. С помощью микрообъектива происходит фокусировка излучения и создание фокусного пятна малого диаметра для ввода излучения строго в полую сердцевину образца СМВ ПС.The technical result is achieved by a method for detecting antibodies in a biomaterial using glass microstructural waveguides, which provides for the production of an optical immunosensor by introducing a reaction mixture with a specific antigen and an analyzed sample into the structural shell of a glass microstructural waveguide (SMW PS), followed by determining the presence of antibodies by the difference in the position of the local maxima of the spectrum passing the sample in real time immediately and after 1 minute after filling with a mixture of a specific antigen and an assay solution containing the desired antibodies to this antigen. The shift in the position of the maxima linearly depends on the number of formed antigen-antibody complexes. To record the comparison spectra, radiation from a white light source is used, which is fed through a fiber-optic cable to a microlens mounted on a three-coordinate adjustment slide. With the help of a microlens, the radiation is focused and a small-diameter focal spot is created to enter the radiation strictly into the hollow core of the SMV PS sample.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.The inventive method is carried out as follows.
СМВ ПС помещают в специальную одноразовую кювету, которая при помощи трехкоординатной юстировочной подвижки располагается так, чтобы торец волновода находился точно в фокусе микрообъектива. Таким образом, пучок излучения вводится именно в полую сердцевину волновода. Излучение, выходящее из полой сердцевины СМВ ПС, собирается вторым микрообъективом и подается на вход оптоволоконного кабеля спектр-анализатора, напрямую связанного с компьютером.SMV PS is placed in a special disposable cuvette, which is positioned with the help of a three-coordinate adjustment slide so that the end of the waveguide is exactly in the focus of the microlens. Thus, the radiation beam is injected into the hollow core of the waveguide. The radiation emerging from the SMV PS hollow core is collected by the second microlens and fed to the input of the fiber-optic cable of the spectrum analyzer, which is directly connected to the computer.
Затем в структурную оболочку СМВ ПС вводят специфически-связующиеся вещества: водный раствор антигена в концентрации 5-15 мкг/мл и раствор анализируемой сыворотки крови. Для количественного определения специфических антител в стандартных иммунологических методиках используют геометрический ряд разведений аналита (сывороток крови). Оптимальное разведение сыворотки, содержащее в своем составе специфические антитела, в среднем составляют 1:100-1:800 [Иммунологические методы / под ред. Г. Фримеля, пер. с нем. А.П. Тарасова. 1987. М.: Медицина. 472 с.].Then, specific binding substances are introduced into the structural shell of the SMV PS: an aqueous solution of antigen at a concentration of 5-15 μg / ml and a solution of the analyzed blood serum. For the quantitative determination of specific antibodies in standard immunological methods, a geometric series of analyte dilutions (blood sera) is used. The optimal dilution of serum, containing specific antibodies, is on average 1: 100-1: 800 [Immunological methods / ed. G. Frimel, trans. with him. A.P. Tarasova. 1987. M .: Medicine. 472 s.].
Оптический спектр зондирует связывание аналитов в массиве структурной оболочки СМВ ПС, образующих множество аналит-чувствительных устройств. Таким образом увеличивается площадь (объем) измерения и пропускная способность иммуносенсора на основе СМВ ПС. По мере образования комплексов антиген-антитело измеряют новые положения локальных максимумов спектра пропускания модифицированного образца и осуществляют построение линейной зависимости положения локального максимума от количества образованных комплексов антиген-антитело. Типичный спектр пропускания СМВ ПС представлен на Фиг. 1. Пики пропускания полученного спектра трансформируются и смещаются в длинноволновую либо в коротковолновую область, меняя свою интенсивность по мере образования комплексов антиген-антитело (Фиг. 2). В структурной оболочке анализируемые антитела, если они содержатся в опытных образцах, избирательно связываются со специфическими для аналита антигенными молекулами, в результате чего происходит смещение или падение длины волны, что приводит к изменению положения и формы локальных максимумов полосы в спектре пропускания образца СМВ ПС (Фиг. 3). В контрольных образцах, не содержащих анализируемые антитела, специфической реакции не происходит и изменения формы локальных максимумов в спектре пропускания образца СМВ ПС не детектируются (Фиг. 4). На положение и интенсивность максимумов влияют несколько характеристик вещества, помещаемых в структурную оболочку, а именно: показатель преломления, поглощение, рассеяние и пропускание самого волновода. При образовании комплексов антиген-антитело прежде всего начинает увеличиваться рассеяние излучения в полой сердцевине СМВ ввиду того, что молекула комплекса увеличивается в размерах и в соответствии с этим начинает падать интенсивность. Это наглядно демонстрируется на Фиг. 3 и Фиг. 4. Кроме того, характеристические пики пустого волновода трансформируются ввиду изменения показателя преломления сердцевины. Так, в пустом волноводе каналы априори заполнены воздухом с показателем преломления 1, при попадании жидкости, например воды, показатель преломления 1,33 количества пиков уменьшается и их полуширина увеличивается (синяя, отдельно стоящая кривая на Фиг. 3 и Фиг. 4).The optical spectrum probes the binding of analytes in the bulk of the structural shell of the SMV PS, which form a variety of analyte-sensitive devices. Thus, the area (volume) of measurement and the throughput of the immunosensor based on the SSM PS are increased. As the antigen-antibody complexes are formed, new positions of the local maxima of the transmission spectrum of the modified sample are measured and a linear dependence of the position of the local maximum on the number of formed antigen-antibody complexes is carried out. A typical transmittance spectrum of an MSWS is shown in FIG. 1. The transmission peaks of the obtained spectrum are transformed and shifted to long-wavelength or short-wavelength region, changing their intensity as the antigen-antibody complexes are formed (Fig. 2). In the structural envelope, the analyzed antibodies, if they are contained in the test samples, selectively bind to the analyte-specific antigenic molecules, as a result of which a shift or decrease in the wavelength occurs, which leads to a change in the position and shape of the local maxima of the band in the transmission spectrum of the CMV PS sample (Fig. . 3). In control samples that do not contain the analyzed antibodies, a specific reaction does not occur and changes in the shape of local maxima in the transmission spectrum of the sample CMB PS are not detected (Fig. 4). The position and intensity of the maxima are influenced by several characteristics of the substance placed in the structural shell, namely, the refractive index, absorption, scattering, and transmission of the waveguide itself. With the formation of antigen-antibody complexes, first of all, the scattering of radiation in the hollow core of the CMB begins to increase due to the fact that the complex molecule increases in size and, in accordance with this, the intensity begins to decrease. This is clearly illustrated in FIG. 3 and FIG. 4. In addition, the characteristic peaks of the empty waveguide are transformed due to the change in the refractive index of the core. So, in an empty waveguide, the channels are a priori filled with air with a refractive index of 1, when a liquid, such as water, enters, the refractive index of 1.33 of the number of peaks decreases and their half-width increases (blue, free-standing curve in Fig. 3 and Fig. 4).
Пример 1.Example 1.
Для осуществления способа детекции антител в исследуемых образцах, согласно заявляемому изобретению, берется водный раствор молекул антигена (водный раствор белка F1 из вакцинного штамма Yersinia pestis EV линии НИИЭГ, в концентрации 5 мкг/мл), смешивают с исследуемыми образцами (в данном примере это опытные образцы сывороток от людей, иммунизированных вакциной чумной живой (ВЧЖ), а также контрольные образцы сывороток от людей контрольной группы, ранее не вакцинированных против чумы и не имеющих контакта с возбудителем или переносчиком этого заболевания), разведенные фосфатно-солевым буфером (PBS) в соотношении 1:320. Анализируемые антитела, если они присутствуют в указанном образце, взаимодействуют с указанным антигеном с образованием комплексов, содержащих антигенную молекулу – анализируемое антитело. Для детекции присутствия указанных комплексов, с получением показателя присутствия анализируемых антител в указанном образце, его вносят в структурную оболочку СМВ ПС. Детекцию проводят в режиме реального времени без применения средств мечения образующихся комплексов антиген-антитело, с использованием излучения (от широкополосного источника, светодиода, суперконтинуумного источника), соединенного с СМВ ПС. В структурной оболочке СМВ ПС анализируемые антитела, если они содержатся в опытных образцах, избирательно связываются со специфическими для аналита антигенными молекулами, в результате чего происходит изменение положения и формы локальных максимумов в спектре пропускания образца СМВ ПС (Фиг. 3). В контрольных образцах, не содержащих анализируемые антитела, специфической реакции не происходит и изменения формы локальных максимумов в спектре пропускания образца СМВ ПС не детектируются (Фиг. 4).To implement the method for detecting antibodies in the test samples, according to the claimed invention, an aqueous solution of antigen molecules is taken (an aqueous solution of F1 protein from the Yersinia pestis EV vaccine strain of the NIIEG line, at a concentration of 5 μg / ml), mixed with the test samples (in this example, these are experimental serum samples from people immunized with the plague live vaccine (HPL), as well as control serum samples from people in the control group who have not previously been vaccinated against plague and have not had contact with the causative agent or vector of this disease), diluted with phosphate buffered saline (PBS) in the ratio 1: 320. The analyzed antibodies, if they are present in the specified sample, interact with the specified antigen with the formation of complexes containing the antigenic molecule - the analyzed antibody. To detect the presence of these complexes, to obtain an indicator of the presence of the analyzed antibodies in the specified sample, it is introduced into the structural shell of the SMV PS. Detection is carried out in real time without the use of means for labeling the formed antigen-antibody complexes, using radiation (from a broadband source, LED, supercontinuum source) connected to the SMV PS. In the structural envelope of the SMV PS, the analyzed antibodies, if they are contained in the test samples, selectively bind to the analyte-specific antigenic molecules, as a result of which the position and shape of the local maxima in the transmission spectrum of the CMV PS sample change (Fig. 3). In control samples that do not contain the analyzed antibodies, a specific reaction does not occur and changes in the shape of local maxima in the transmission spectrum of the sample CMB PS are not detected (Fig. 4).
Пример 2.Example 2.
Специфичность способа детекции антител в исследуемом образце, согласно изобретению, определяли по взаимодействию молекул антигена с диагностическими сыворотками против антигенов чумы, холеры и туляремии. Для этого смесь молекул антигена (водный раствор белка F1 из штамма Yersinia pestis EV в концентрации 5 мкг/мл) и препарата одной из указанных сывороток, разведенных PBS до диагностического титра согласно инструкции, вносили в структурную оболочку СМВ ПС. Детекцию проводили в режиме реального времени, без применения средств мечения образующихся комплексов антиген-антитело, с использованием излучения (от широкополосного источника, светодиода, суперконтинуумного источника), соединенного с СМВ ПС. Специфичность способа подтверждали детекцией антител только в смеси молекул антигена с препаратом диагностической сыворотки против антигенов чумы. В структурной оболочке СМВ ПС анализируемые антитела, содержащиеся в диагностической сыворотке против антигенов чумы, избирательно связывались с молекулами белка F1, о чем свидетельствовало изменение положения максимумов, изменение формы спектра и падение интенсивности пропускания образца СМВ ПС, заполненного указанной смесью (Фиг. 5). В образцах СМВ ПС, содержащих смесь молекул белка F1 и препарата сыворотки против антигенов холеры, либо препарата против антигенов туляремии, не содержащих анализируемые антитела, специфической реакции не происходило и изменения положения максимумов, изменения формы спектра и падение интенсивности пропускания образца СМВ ПС не происходило (Фиг. 6, 7).The specificity of the method for detecting antibodies in a test sample, according to the invention, was determined by the interaction of antigen molecules with diagnostic sera against antigens of plague, cholera and tularemia. For this, a mixture of antigen molecules (an aqueous solution of F1 protein from the Yersinia pestis EV strain at a concentration of 5 μg / ml) and a preparation of one of these sera, diluted with PBS to a diagnostic titer according to the instructions, was introduced into the structural shell of the CMB PS. The detection was carried out in real time, without the use of means for labeling the formed antigen-antibody complexes, using radiation (from a broadband source, LED, supercontinuum source) connected to the SMV PS. The specificity of the method was confirmed by the detection of antibodies only in a mixture of antigen molecules with a preparation of diagnostic serum against plague antigens. In the structural envelope of the SMV PS, the analyzed antibodies contained in the diagnostic serum against plague antigens selectively bind to the F1 protein molecules, as evidenced by the change in the position of the maxima, the change in the shape of the spectrum, and a drop in the transmission intensity of the CMB PS sample filled with the specified mixture (Fig. 5). In the samples of SMV PS containing a mixture of F1 protein molecules and a preparation of serum against cholera antigens, or a preparation against tularemia antigens that do not contain the analyzed antibodies, there was no specific reaction and no change in the position of the maxima, changes in the shape of the spectrum and a drop in the transmission intensity of the sample of SMV PS did not occur ( Fig. 6, 7).
Способ, согласно изобретению, может частично осуществляться вручную или автоматически. Детекция антител, согласно изобретению, может быть частично автоматизированной, с использованием подходящего сенсорного оборудования и/или компьютеризованной обработки и/или оценки первичных сигналов.The method according to the invention can be carried out partially manually or automatically. The detection of antibodies according to the invention can be partially automated using suitable sensor equipment and / or computerized processing and / or evaluation of the primary signals.
Сравнительный анализ и преимущества заявляемого способа с наиболее распространенными современными иммунологическими методами детекции антител приведены в таблице.Comparative analysis and advantages of the proposed method with the most common modern immunological methods for detecting antibodies are shown in the table.
Таблицаtable
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104488A RU2753856C1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Method for detecting antibodies in biomaterial using glass microstructure waveguides |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021104488A RU2753856C1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Method for detecting antibodies in biomaterial using glass microstructure waveguides |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753856C1 true RU2753856C1 (en) | 2021-08-24 |
Family
ID=77460294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021104488A RU2753856C1 (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Method for detecting antibodies in biomaterial using glass microstructure waveguides |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753856C1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130005604A1 (en) * | 2009-08-03 | 2013-01-03 | Omega Optics, Inc. | Method for Label-Free Multiple Analyte Sensing, Biosensing and Diagnostic Assay |
-
2021
- 2021-02-24 RU RU2021104488A patent/RU2753856C1/en active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130005604A1 (en) * | 2009-08-03 | 2013-01-03 | Omega Optics, Inc. | Method for Label-Free Multiple Analyte Sensing, Biosensing and Diagnostic Assay |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
ALEXANDER ARGYROS "MICROSTRUCTURES IN POLYMER FIBRES FOR OPTICAL FIBRES, THZ WAVEGUIDES, AND FIBRE-BASED METAMATERIALS", INTERNATIONAL SCHOLARLY RESEARCH NOTICES, VOL. 2013, PP. 1-22,12.02.2013. * |
ALEXANDER ARGYROS "MICROSTRUCTURES IN POLYMER FIBRES FOR OPTICAL FIBRES, THZ WAVEGUIDES, AND FIBRE-BASED METAMATERIALS", INTERNATIONAL SCHOLARLY RESEARCH NOTICES, VOL. 2013, PP. 1-22,12.02.2013. ZANISHEVSKAIA ANASTASIIA, SHUVALOV ANDREY, SKIBINA JULIA, TUCHIN VALERY "MICROSTRUCTURED WAVEGUIDES FOR SEROLOGICAL EXAMINATION OF BLOOD", PROCEEDINGS OF SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, VOL. 9448, 2014. * |
RUAN YINLAN, FOO HERBERT, WARREN-SMITH STEPHEN, HOFFMANN PETER, MOORE ROGER, EBENDORFF-HEIDEPRIEM HEIKE, MONRO TANYA "ANTIBODY IMMOBILIZATION WITHIN GLASS MICROSTRUCTURED FIBERS: A ROUTE TO SENSITIVE AND SELECTIVE BIOSENSORS", OPTICS EXPRESS, VOL. 16, N 22, 24.10.2008. * |
ZANISHEVSKAIA ANASTASIIA, SHUVALOV ANDREY, SKIBINA JULIA, TUCHIN VALERY "MICROSTRUCTURED WAVEGUIDES FOR SEROLOGICAL EXAMINATION OF BLOOD", PROCEEDINGS OF SPIE - THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, VOL. 9448, 2014. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4368047A (en) | Process for conducting fluorescence immunoassays without added labels and employing attenuated internal reflection | |
US9827564B2 (en) | Fluidic systems and methods for analyses | |
EP0411907B1 (en) | Total internal reflectance apparatus using scattered light. | |
DK2550147T3 (en) | Immunoassays, Methods for Performing Immunoassays, Immunoassay Kits, and Methods for Preparing Immunoassay Kits | |
JPH01282447A (en) | Immunoassay system for internal total reflection scattered | |
US9995688B2 (en) | Use of superhydrophobic surfaces for liquid agglutination assays | |
EP2295970A1 (en) | Immunoassay analyzer and immunoassay method | |
US11448580B2 (en) | Biodetector based on interference effect of thin film with ordered porous nanostructures and method for using same to detect biomolecules | |
JP2000515966A (en) | Apparatus and method for performing a quantitative fluorescent mark affinity test | |
JP2006507504A (en) | High-throughput screening by parallel vibrational spectroscopy | |
WO2012051206A1 (en) | System and method for cell analysis | |
KR20000071894A (en) | Multipurpose diagnostic systems using protein chips | |
Unfricht et al. | Grating‐coupled surface plasmon resonance: A cell and protein microarray platform | |
US4988630A (en) | Multiple beam laser instrument for measuring agglutination reactions | |
Lee et al. | Optical immunosensors for the efficient detection of target biomolecules | |
CN114414546B (en) | High-flux liquid-phase biomolecule detection method and device | |
JP2007501403A (en) | Optical fiber array biochip based on spectral change rule of white light reflection interference | |
CN110806401A (en) | Wavelength/angle modulation free conversion polarized light fluorescence imaging surface plasma resonance instrument | |
JPS6040955A (en) | Automatic micro-plate spectroscopic analysis apparatus and its method | |
EP0254430B1 (en) | Light-scattering immunoassay system | |
US5242837A (en) | Method for the rapid detection of analytes involving specific binding reactions and the use of light attenuating magnetic particles | |
JP2004125748A (en) | Sensor | |
RU2753856C1 (en) | Method for detecting antibodies in biomaterial using glass microstructure waveguides | |
JP2584530B2 (en) | Multiplexed immunoassay method | |
US6989277B2 (en) | Method for immunoassays based on infrared reflection absorption spectroscopy |